Quá trình lên men

Một phần của tài liệu ĐӖ án kӻ THUҰT các QUÁ TRÌNH SINH hӑc sҧn XUҨT ENZYME PECTIN METHYLESTERASE tӯ nҩm mӕc ASPERGILLUS NIGER vӟi CÔNG SUҨT 50 TҨNNĂM (Trang 35)

T l t n th t 2%, gi xử hi u su t qú tr̀nh đ t H = 70% l ̣ng môi tr ng (không tính đ n kh́i l ̣ng gíng vƠ n ́c) đ ̣c sử d ng để t o ra 4103,4 kg enzyme thô.

Kh́i l ̣ng môi tr ng

M = , × − × = , kg/mẻ

3.2.9. Quá trình thanh trùng và làm ngu i

T l t n th t là 1,5%

Ta có l ̣ng môi tr ng tr ́c khi thanh trùng và làm nguội là:

M − = , × − , = , kg/mẻ 3.2.10. Quá trình ph i tr n T l t n th t là 0,3% Ta có l ̣ng môi tr ng tr ́c khi ph́i trộn là: M = , × − , = , kg/mẻ

3.2.11. Quá trình chu n b nguyên li u

Bao g m các quá trình nghiền nguyên li u thô t́i kích th ́c c n thi t. T l t n th t là 5%

Ta có kh́i l ̣ng môi tr ng tr ́c khi nghiển là:

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 28 Từ kh́i l ̣ng t ng c a các nguyên li u và t l từng thành ph n ta có kh́i l ̣ng từng nguyên li u nh b ng sau: Bng 3.2: Khối lượng từng thành phần STT Thành ph n HƠmăl ng (%) Hàm l ng 1 Bột cám 62 5194,04 kg 2 Tr u 25 2094,37 kg 3 Cám mì 5 418,874 kg 4 Bã táo 5 418,874 kg 5 (NH4)2SO4 + (NH4)2Cl 1 83,78 kg 6 (NH4)3PO4 2 167,55 kg 7 N ́c 55 % × , = 4,61 (m3) 8 Gíng 16,5 v/w , × , = 1382,3 (l) 9 T ng Kh iăl ng nguyên li u = 8377,488 (kg) Th tíchăn c, gi ng = 5,9923 (m3)

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 29

CH NGă4:ăTệNHăTOỄNăTHI T B

4.1. Thi t b nghin nguyên li u

Cḥn thi t b nghiền 2012GM. S n phẩm c a công ty CPĐT Tu n Tú.

Hình 4.1: Thiết bị nghiền 2012GM

B ng 4.1: Bảng thông số thiết bị nghiền nguyên liệu

Đặcăđi m Thông s Động c 42 Kw Ngu n đi n 380 V T́c độ tr c chính 3000 – 3500 vòng /phút Năng su t 1200 kg/h Tṛng l ̣ng ḿy không động c 1500 kg

Thành ph n nguyên li u tr ́c khi nghiền bao g m: bột cám 5194,04 kg, cám mì 418,847 kg, bã táo 418,874 kg. T ng kh́i l ̣ng nguyên li u nghiền là:

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 30 Gi sử th i gian nghiền nguyên li u là 6 gi v́i công su t máy nghiền là 1200 kg/h thì ś thi t b nghiền c n dùng s là:

n = khối lượng nghiền trong mẻnăng suất × thời gian nghiền = , x = , máy

 Cḥn ś thi t b nghiền nguyên li u sử d ng là 1 máy

4.2. Thi t b ph i tr n

Cḥn thi t b máy trộn Coulter Mixer LDH-2 có các thông ś:

Hình 4.2: Thiết bị trộn Coulter Mixer LDH-2

Bng 4.2. :Bảng thông số thiết bị phối trộn Đặcăđi m Thông s Công su t 18,5 KW Năng su t 800 - 1200 kg/h Kích th ́c (L x W x H) 4200 x 2200 x 1650 mm Đi n áp 220 – 380 V Kh năng s n xu t 5-50 t n/h

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 31

T́c độ 110 vòng/phút

Gi y xác nḥn ISO9001: 2008

Ta có l ̣ng s n phẩm tr ́c khi ph́i trộn M = , kg/mẻ

Gi sử th i gian ph́i trộn nguyên li u là 8 gi v́i công su t máy là 1200 kg/h thì ś thi t b nghiền c n dùng s là:

n = lượng phối trộn trong mẻnăng suất × số giờ = ×, = , máy

 Cḥn ś thi t b ph́i trộn nguyên li u sử d ng là 1 máy

4.3. Thi t b thanh trùng

Cḥn thi t b thanh trùng n m ngang, thi t b ho t động liên t c

Hình 4.3: Thiết bị thanh trùng nằm ngang

Bng 4.3: :Bảng thông số thiết bị thanh trùng

Đặcăđi m Thông s

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 32 Thể tích 1800 L Nhi t độ làm vi c ĺn nh t 143°C Năng su t c a thi t b 300 Kg/h Kích th ́c (L x W x H) 2150 x 1650 x 1450 mm Cân nặng 910 Kg Đ ng kính trong Ø 1100 mm

L ̣ng môi tr ng c n thanh trùng trong 1 mẻ: 7934,72 kg

Gi sử th i gian thanh trùng nguyên li u là 24 gi v́i công su t máy thanh trùng là 300 kg/h thì ś thi t b thanh trùng c n dùng s là:

n = khối lượng thanh trùng trong mẻnăng suất × thời gian thanh trùng = x , = , máy => Cḥn ś thi t b thanh trùng nguyên li u sử d ng là 2 máy

4.4. Thi t b lên men

Ta có kh́i l ̣ng nguyên li u là 8377,488 kg, kh́i l ̣ng n ́c là 4607,614 kg, gi sử kh́i l ̣ng riêng c a gíng là 1,05 kg/lit nên kh́i l ̣ng gíng s là 1451,415 kg.

T ng kh́i l ̣ng môi tr ng lên men r n:

8377,488 + 4607,614 + 1451,415 = 14436,517 kg Khay v́i kích th ́c 50x40x10 cm đ̣ng đ ̣c ½ chiều cao t c 5 cm

Thể tích ph n khay ch a môi tr ng: 50x40x5 = 10000 cm3 = 0,01 m3

Ṿy v́i thể tích này, kh́i l ̣ng môi tr ng lên men r n đ ̣c b sung vào mỗi khay t ng đ ng v́i 9 kg.

Từđó, ś khay c n: ,

= , ℎ ≈ ℎ

Thi t k giá ch a khay sao cho khay đ ̣c x p thành một hàng, g m 5 t ng mỗi t ng 5 khay. Các khay cách nhau 10 cm.

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 33 Do đó, chiều dài giá là: (40 x 5) + (4 x 10) = 240 cm = 2,4 m

Mỗi t ng c a giá cách nhau 30 cm và t ng śt đ t cách mặt đ t 40 cm, ṿy chiều cao giá là: 30 x 4 + 40 = 160 cm = 1.6 m

B ng 4.4: Thông số giá lên men

Thông s Kíchăth c (m)

Chiều dài 2.4

Chiều rộng 0.5

Chiều cao 1.6

Ta có thông ś phòng lên men là 18x4,5x2,1 (m)

B́ trí các giá sao cho các giá x p thành hàng theo chiều dài c a phòng

 Mỗi hàng g m 6 giá v́i kho ng cách giữa các giá 0,4 m

Kho ng cách các giá là 1 m, ćch t ng 0,4 m ṿy s x p đ ̣c 3 giá theo chiều rộng c a phòng.

Từđó trong 1 phòng s ch a đ ̣c 6 giá g m: 6 x 3 x 5 x 5 = 450 khay Ṿy ś phòng c n thi t là

= , ph�ng ~ ph�ng T ng di n tích 4 phòng lên men là: (18 x 4,5) x 4 = 324 m2

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 34 Các bộ điều hoƠ độc ḷp đ ̣c phân b trên các phòng ti t trùng nh m để đẩy không khí có nhi t độ 22 ÷ 320C, độ ẩm t ng đ́i 96 ÷ 98% vào phòng. Không khí tu n hoàn có b sung 10% không khí s ch từ bộ điều hoà chính, các hành lang n p và tháo c a các phòng c n ph i cách ly các phòng bên c nh. Điều đó tḥc hi n đ ̣c nh thông gió hai chiều khi trao đ i không khí nhiều l n (đ n 8 l n) và nh làm s ch không khí th i khỏi các bào tử.

Vi c nuôi c y gíng trong các phòng ti t trùng đư đ ̣c sử d ng trong các giai đo n đ u c a ṣ phát triển s n xu t ra các ch phẩm enzyme.

4.5. Thi t b nhân gi ng.

Thi t b nhân gi ng c p I

L ̣ng gíng cho vào canh tr ng lên men: V= 1382,3 lit =1,3823 m3 L ̣ng nhân gíng c p 1 b ng 10% l ̣ng gíng c p 2:

V ố = , x = , m = , lit Cḥn h ś ch a đ y φ = 0,6 (Lê Văn HoƠng, 2004)

Thể tích c a thi t b nhân gíng c p 1:

V ế ị = ,, = , lit

Cḥn thi t b nhân gíng có thể tích là 250 lit = 0,25 m3

Nhân gíng c p 1 đ ̣c tḥc hi n trong các n i lên men có d ng hình tr , n p vƠ đ́y h̀nh chỏm c u.

Trong đó:

D: đ ng kính thi t b h2: chiều cao n p vƠ đ́y h1: chiều cao thân thi t b

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 35 VThi t b 1 = Vthân + 2Vn p V â = πr H = πD H= πD x , D= , πD V ắ =πh h + D =πh + πhD = πD V ế ị = V â + V ắ = , πD + x πD = , πD Suy ra: D = √V , πế ị Ta đ ̣c: D = √π × ,V ế ị = √π × ,, = , m Suy ra: h1 = 1,6D = 1,6 x 0,58 = 0,928 (m) h2 = 0,1D = 0,1 x 0,58 = 0,058 (m)

Chiều cao toàn bộ thi t b nhân gíng c p 1:

H = h + h = , + × , = , m Ṿy cḥn thi t b lên men có kích th ́c sau:

D = 0,58 (m) H = 1,044 (m)

Ś thi t b nhân gíng c p 1 sử d ng là: 1 thi t b .

Thi tăb ănhơnăgi ngăc păII

L ̣ng nhân gíng c n cung c p trong một mẻ: Vgíng 2 = 1382,3 lit Cḥn h ś ch a đ y φ = 0,6 (Lê Văn HoƠng, 2004)

Thể tích c a thi t b nhân gíng là:

V ế ị = , , = , L

Cḥn thể tích b n nhân gíng c p 2 là 1500 lit = 1,5 m3 Do đó ś thi t b nhân gíng c p 2 là:

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 36

= , = ,

Ṿy ś thi t b nhân gíng c p 2 là 2 thi t b .

Nhân gíng c p 2 đ ̣c tḥc hi n trong các n i lên men có d ng hình tr , n p và đ́y h̀nh chỏm c u. Ta đ ̣c: D′ = √π × ,V ế ị = √π × ,, = , m Suy ra: h’1 = 1,6D’ = 1,6 x 1,044 = 1,67 (m) h’2 = 0,1D’ = 0,1 x 1,044 = 0,1044 (m) Chiều cao toàn bộ thi t b :

′ = ℎ′ + ℎ′ = , + × , = , Ṿy cḥn thi t b nhân gíng c p 2 có kích th ́c sau: D’ = 1,044 (m)

H’ = 1,88 (m)

4.6. Thi t b nghin

Cḥn thi t b nghiền có mã DP28 c a công ty Bình Quân. Trong đó:

D’: đ ng kính thi t b h’2: chiều cao n p vƠ đ́y h’1: chiều cao thân thi t b

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 37

Hình 4.5: Máy nghiền DP28

B ng 4.5: Bảng thông số thiết bị nghiền

Đặcăđi m Thông s Năng su t 800-1000 kg/h T́c độ 4500-5000 vòng/phút Công su t động c 10-11 kw Đi n năng 380 V Tṛng l ̣ng 110 kg

L ̣ng ṿt ch t c n nghiền sau khi lên men trong 1 mẻ: 5361,56 kg

Gi sử th i gian nghiền là 6 gi v́i công su t máy nghiền là 900 kg/h thì ś thi t b nghiền c n dùng s là:

n = khối lượng nghiền trong mẻnăng suất × thời gian nghiền = x , = , máy => Cḥn ś thi t b nghiền sử d ng là 1 máy

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 38

4.7. Thi t b trích ly

 C u t o: Máy trích ly đ ̣c s n xu t từ thép ch a ít cacbon và là một kh́i kín b t động, bên trong có roto đ ̣c chia ra thành 16 hình qu t là quay tr c đ ng.  ng d ng:

Để trích ly enzyme một cách liên t c từćc canh tr ng n m ḿc và vi khuẩn. Đặc tính k thụt c a máy trích ly d ng roto t́c động liên t c:

1- Bộ n p li u. 2- Khoang hình qu t. 3- Máy s y bã sinh ḥc. 4- Các thùng ch a. 5- B m. 6- Đ ng ́ng d̃n dung d ch cô. 7- Kh́p ńi để n p t i nhi t. 8- Băng t i để chuyển bã sinh ḥc.

9- Thùng ch a. 10-Đ ng ́ng d̃n n ́c để

khu ch tán. 11-B m chơn không.

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 39

Hình 4.6: Thiết bị trích ly Ruian Xuanli Machinery Co., Ltd.

B ng 4.6: Bảng thông số thiết bị trích ly

Đặcăđi m Thông s

Năng su t theo ph n chi t (l/h) 250÷1500

Ś phòng hình qu t trong roto 16÷20

Chiều sâu c a phòng hình qu t 230÷360 mm

Đ ng kính c a roto 6200÷7570 mm

Chiều cao c a ĺp canh tr ng n m môc 300 mm

T́ng bề mặt ḷc 20 m2

L ̣ng canh tr ng tr ́c khi trích ly 3470,4 kg/mẻ

L ̣ng canh tr ng tr ́c khi trích ly: 4534,54 kg/mẻ. Thể tích c a dung d ch đ m citrate c n dùng lƠ: 9069,08 lít

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 40 Ś thi t b t trích ly c n dùng:

n = thể tích cần trích ly

năng suất × thời gian trích ly=

,

x = , máy Cḥn 2 thi t b

4.8. Thi t b k t t a

Cḥn thi t b k t t a đ ̣c ch t o b ng thép không g , có thân hình tr , đ́y b ng phẳng và có n p hình chóp c u.

Hình 4.7: Sơ đồ cấu tạo thiết bị kết tủa enzyme

Ta có thểtích enzyme tr ́c khi k t t a: VEnzyme = 3351,3 lit.

Kh́i l ̣ng múi (NH4)2SO4 c n dùng: M(NH4)2SO4 = 2835,72 kg v́i kh́i l ̣ng riêng c a múi (NH4)2SO4 là 1,77 g/cm3 = 1,77 kg/l

 Thể tích c a múi:

V H = , , = , lit T ng thể tích dung d ch k t t a:

VT = VEnzyme + V(NH4)2SO4 = 3351,3 + 1602,102 = 4953,402 (lit) Thông ś thi t b :

Vthi t b : thể tích c a thi t b (m3) Vthân : thể tích thân thi t b (m3)

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 41 D: đ ng kính thi t b (m)

H : chiều cao thân thi t b , v́i H=1,6D h : chiều cao c a n p thi t b , v́i h = 0,1D Cḥn h ś ch a đ y 0,6 V ế ị = ,, = , lit = , m Ta có : VThi t b = Vthân + Vn p V â = πr H = πD x H = πD x , D = , πD V ắ =πh h + D =πh + πhD = πD V ế ị = V â + V ắ = , πD + πD = , πD  D = √Vt ết bị , π = √ ,, � = , H = 1,6D = 1,6 x 2,85 = 4,56 (m) h = 0,1D = 0,1 x 2,85 = 0,285 (m)

Chiều cao toƠn bộ thi t b : H = H + h = , + , = , m

Bng 4.7: Thông số thiết bị kết tủa

Đặcăđi m Thôngăs

Đ ng kính thi t b 2,85 m

Chiều cao thân thi t b 4,56 m Chiều cao n p thi t b 0,285 m

4.9. Thi t b ly tâm

Trong quá trình ly tâm, tḥc hi n nhi t độ 4oC đểđ m b o enzyme không b bi n tính. Cḥn thi t b ly tâm liên t c d ng đĩa DHC400, nhưn hi u zonelink

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 42

Hình 4.8: Thiết bị ly tâm DHC400

B ng 4.8: Bảng thông số thiết bị ly tâm

Đặcăđi m Thông s

Năng su t c a máy 5 m3/h

Đ ng kính đĩa 400 mm

Công su t động c 11 kW

Kích th ́c 1500 x 900 x 1500 mm Kh́i l ̣ng máy phân ly 1100 kg

Śđĩa 105

T́c độ quay 6700 vòng/ phút

Thể tích c n ly tâm là 3645,845 lit. Th i gian tḥc hi n quá trình ly tâm là 15 phút (0,25 gi ) v́i công su t thi t b 5m3/h nên ś thi t b c n sử d ng là:

,

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 43

 Cḥn ś thi t b ly tâm sử d ng là 3 máy

 T́c độ quay (Rpm) c n tḥc hi n để thu t a là 6500 vòng/ phút  Đ ng kính trong và ngoài c a máy ly tâm là 0,18 và 0,415 m

 Tính RCF: RCF = × � � v́i: � = × �  RCF = , − , , x ( × �)2 = 11099 (g)  Y u t́ sigma: ∑ = � � (� 0�− � ) Trong đó:

n - l ̣ng đĩa, thi t b DHC400 có 105 đĩa

�- góc nghiêng t o nên con đĩa, độ (cḥn � = 45 độ); r0 vƠ ri- b́n kính ngoƠi vƠ b́n kính trong c a đĩa, m

 ∑ = × , ×� × × � x (0,4153 – 0,183)

= 681774,14

 Ṿn t́c d ch đi vƠo ḿy ly tơm: v =∑ = Q

,

, = , x − lit/phút

4.10. Thi t b l c

Sau khi ly tâm, hỗn ḥp enzyme và múi đ ̣c hòa tan trong trong đ m citrate pH=4, sau đó cho qua thi t b ḷc khung c b n, trong quá trình này ch y u lo i bỏ d ch ḷc

Thể tích cho quá trình ḷc:

VLT = VMúi t a + VEnzyme = 997,1 + 1705,9 = 2703 (lit)

GVHD: Th.S ĐƠo Th M Linh Trang 44

Hình 4.9: Thiết bị lọc khung bản XmaZ 20/800U

B ng 4.9: Thông số thiết bị lọc khung bản

Đặcăđi m Thông s Di n tích màng 20 m2 Dung tích thùng ch a 287 L Công su t động c 2,2 kW Áp su t 1,6 – 0,5 Mpa Kích th ́c thi t b (mm) 3500 x 1350 x 1160

Theo nh tham kh o các lo i s n phẩm sinh ḥc có dùng ḷc thì t ng tr ḷc và độ nh́t th ng đ ̣c quy đ nh không v ̣t quá 15,8

Ṿn t́c c a dòng d ch ḷc qua màng:

Một phần của tài liệu ĐӖ án kӻ THUҰT các QUÁ TRÌNH SINH hӑc sҧn XUҨT ENZYME PECTIN METHYLESTERASE tӯ nҩm mӕc ASPERGILLUS NIGER vӟi CÔNG SUҨT 50 TҨNNĂM (Trang 35)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(74 trang)